La empresa suiza Morand ha presentado una novedad tecnológica que trata de eliminar uno de los problemas básicos de los vehículos eléctricos: el tiempo que se tarda en recargar sus baterías. Las celdas electroquímicas exigen mucho tiempo para recuperar su capacidad energética. Por otro lado, si para evitarlos se emplean sistemas intensivos de carga rápida, su vida útil puede reducirse. Si bien se espera que las baterías con electrolito sólido reduzcan este inconveniente Morand aborda este problema con una tecnología diferente: los ultracondensadores híbridos.
Las celdas electroquímicas son un buen sistema para almacenar energía, pero no lo son tanto a la hora de recargarse. Los ultracondensadores son un sistema imbatible para la liberación y recuperación de energía, pero a cambio no son capaces de almacenar grandes cantidades. Además tienen el inconveniente de su alta tasa de autodescarga, es decir, pierden energía cuando no se usan.
La razón técnica que causa estas diferencias de comportamiento se debe al principio físico por el que se rigen. Las baterías almacenan energía mediante procesos químicos, mientras que los ultracondensadores lo hacen empleando campos electrostáticos.
Para aprovechar esta dualidad de especificaciones, la empresa suiza Morand ha lanzado una tecnología de almacenamiento de energía revolucionaria: Morand eTechnology, que permite recargar un coche eléctrico "urbano" en 72 segundos. Se trata de un exclusivo sistema híbrido que combina las características de los ultracondensadores con las de una batería química creando un paquete de energía duradero y ultrarrápido que se puede recargar en segundos.
Para lograrlo los paquetes eTechnology utilizan las innovadoras celdas de ultracondensadores híbridos (HUC) de Sech SA, otra empresa suiza con la que ha establecido una asociación exclusiva. Estas celdas se utilizan en combinación con controladores avanzados para lograr de manera segura unos niveles excepcionalmente altos de rendimiento.
El ultracondensador HUC puede operar en un rango de voltaje que va desde los 2,8 V hasta 4,2 V, alcanzando más de 50.000 ciclos de carga y descarga a 10C y resistiendo tasas de hasta 80C. Estas cifras significan que pueden cargar a alta potencia y alcanzar una larga vida útil: lo mejor de los dos mundos.
Según Morand, esta "tecnología de almacenamiento de energía es capaz de recargar un automóvil urbano al 80 % de su capacidad en 72 segundos". Sech afirma que el HUC tiene una densidad de energía bastante elevada en comparación con otros ultracondensadores. Si bien esta afirmación es correcta, sus características siguen distando mucho de lo que ofrecen las celdas químicas porque alcanzan una densidad energética de tan solo 77 Wh/kg que es aproximadamente la mitad de lo que pueden ofrecer, por ejemplo, las celdas de litio ferrofosfato (LFP). Esto quiere decir que un paquete de baterías HUC que pesara lo mismo que uno LFP con 300 kilómetros de autonomía, solo alcanzaría los 150 kilómetros.
Pero con una velocidad de recarga tan alta, 72 segundos, esto podría no ser un inconveniente. Las pruebas independientes realizadas por Geo Technology han demostrado de manera concluyente la capacidad de Morand eTechnology para recargar una unidad de prueba de 7,2 kWh en 120 segundos (al 98 % de carga) utilizando un voltaje de 900 A y una potencia de 360 kW. Es decir, es necesario un cargador rápido de alta potencia para recuperar energía a esa velocidad. Actualmente, estos cargadores rápidos son bastante escasos y precisan una gran cantidad de energía para trabajar. Por ahora, Morand no ha revelado las especificaciones de la recarga de esta tecnología en condiciones más terrenales, es decir, utilizando las potencias que se manejan en las viviendas (7 – 22 kW) o incluso en puntos de recarga que alcancen hasta 150 kW.
Hay otra desventaja más en el sistema. Fabricar un paquete de baterías de iones de litio con esta tecnología es muy caro. Morand asegura que esta es una desventaja coyuntural relacionada con los bajos volúmenes de producción. La economía de escala jugaría en favor de la reducción del precio de producción hasta conducir a la paridad de precios con los paquetes de baterías.
Si bien existen numerosas tecnologías que pueden cargarse y descargarse rápidamente, casi siempre están limitadas por la cantidad de ciclos que pueden realizar antes de la degradación de la capacidad. La tecnología de Morand, además de unas tasas de recarga muy rápidas también es una tecnología muy duradera. Con tasas de recarga de 10C es posible soportar hasta 50.000 ciclos de carga y descarga (más si se emplean tasas menos elevadas), lo que quiere decir que una batería HUC capaz de recorrer 150 kilómetros con cada carga podría soportar más de 8 millones de kilómetros por lo que no habría que preocuparse nunca por reemplazarla por otra. La unidad de prueba que ha logrado una mayor duración se acerca a los 70.000 ciclos.
Otra consideración importante es el ciclo de vida total del sistema de almacenamiento. Con 5 o 10 veces el número de ciclos de descarga posibles, los costos operativos a largo plazo pueden ser sustancialmente más bajos que los de un sistema de iones de litio equivalente.
A diferencia de los paquetes de baterías de iones de litio convencionales, eTechnology no depende tanto de materiales como el litio y el cobalto. Si bien se usa algo de litio, su composición se basa principalmente en aluminio, grafeno y carbono. Una parte clave de la oferta de Morand es su sistema de protección contra incendios, que ya es líder en el mercado y está en proceso de desarrollo.
Morand está trabajando con un socio para la producción de las unidades prototipo. Aunque los volúmenes de producción son actualmente relativamente bajos ya existen planes para expandir la producción. Como parte del esfuerzo de la compañía para escalar la producción, busca nuevos inversiones. La empresa está abierta a colaboradores que buscan adaptar la tecnología a aplicaciones específicas que se beneficiarían de sus innovaciones y avances en la capacidad de almacenamiento de energía.
Esta tecnología es ideal para aplicaciones que requieren cargas rápidas que duran alrededor de 5 minutos y relativamente frecuentes. Esto abre la posibilidad a innumerables aplicaciones, desde los coches eléctricos urbanos y los drones hasta scooter o bicicletas eléctricas pasando incluso por ferrocarriles de cercanías.
Resumen de especificaciones de Morand eTechnology
- Nuevo y revolucionario sistema de almacenamiento de energía híbrido entre ultracondensador y batería
- Innumerables aplicaciones, desde electrónica hasta automoción, defensa, ferroviaria, robótica y más
- Capaz de recargar el sistema al 80 % de su capacidad en 72 segundos para una respuesta rápida.
- Más de 50.000 ciclos de carga y descarga demostrados, entre 5 y 10 veces más que las baterías de litio convencionales
- Unidad de prueba de 7,2 kWh recargada al 100 % en 2,5 minutos hasta 900 A/360 kW
- Más información en la web de Morand.